Jahn-Teller畸变对功能材料的调控

doi:10.7503/cjcu20260202

摘要/Abstract

摘要：

由Jahn-Teller活性离子引发的本征晶格畸变可降低配位几何结构的对称性及其d轨道简并度, 从而稳定催化剂表面的反应中间体, 并有效调控电极材料在充放电过程中的电子与离子电导率, 进而显著影响材料的宏观性能. 本文系统阐述了Jahn-Teller畸变的起源与诱发机制, 概述了其主要表征方法, 并重点讨论了该效应在催化转化及能源存储等功能材料领域的应用, 旨在为深入理解Jahn-Teller畸变与材料宏观性能之间的构效关系提供参考.

关键词: Jahn-Teller畸变, 轨道简并, 对称性

Abstract:

The intrinsic lattice distortion induced by Jahn-Teller-active ions reduces the symmetry of the coordination geometry and the degeneracy of d-orbitals， thereby stabilizing reaction intermediates on the catalyst surface and effectively regulating the electronic and ionic conductivities of electrode materials during charge-discharge processes， which in turn significantly influence the macroscopic properties of the materials. This review systematically elucidates the origin and triggering mechanisms of the Jahn-Teller distortion， outlines its primary characterization methods， and highlights the applications of this effect in functional materials such as catalytic conversion and energy storage， aiming to provide a systematic reference for an in-depth understanding of the structure-property relationship between the Jahn-Teller distortion and macroscopic material performance.

Key words: Jahn-Teller distortion, Orbital degeneracy, Symmetry

中图分类号:

O611.4

TrendMD:

梁娜, 黄科科. Jahn-Teller畸变对功能材料的调控. 高等学校化学学报, 2026, 47(9): 20260202.

LIANG Na, HUANG Keke. Regulation of Functional Materials by Jahn-Teller Distortion. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(9): 20260202.

图/表 6

Fig.1 Schematic of Raman spectroscope(A), schematic diagrams of a Jahn⁃Teller distortion and the resultant energy shift of Mn eg levels(B), and Raman spectrum of LaMnO3(C)[24]

Fig.2 Rietveld refinement of neutron diffraction data(A), polyhedron representation of the CaFe2O4⁃type NaMn2O4 structure(B), and bond distances(in angstroms) from structural refinements of neutron diffraction data at T=200 K(C)[30]

Fig.3 Local structure analysis for V via XAS spectra(A—C), and Wavelet transforms(D)[17]

Fig.4 Electronic configurations and local geometries of Jahn⁃Teller active Ni3+ and Jahn⁃Teller inactive Ni2+ sites in optimized NiSe2/FeSe2(1, 2) and bulk NiSe2(3, 4) models(A)[34], and schematic representation of electronic spin configurations(B)[35]（A） Copyright 2023， John Wiley and Sons；（B） Copyright 2024， American Chemical Society.

Fig.5 Illustration of the relationship between the crystal splitting energy(ΔOh) and the structure in the octahedral field[39]

Fig.6 Schematic illustration of the electron transfer(A)[41], and schematic illustration of the dual Jahn⁃Teller sites(B)[42]（A） Copyright 2025， American Chemical Society；（B） Copyright 2023， John Wiley and Sons.

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